Цифровой измеритель сопротивления

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик i»98!902 (61 ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид- ву(22)Заявлено 25.05.81 (21) 3298486/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл .

G 01 R 27/02

Государственный комитет па делам изобретений и открытий

Опубликовано 15,12.82. Бюллетень М 46 (53) УДК 621.317.

° 734(088,8) Дата опубликования описания 15.12 ° 82 (72) Авторы изобретения

В, С, Гутников и В,Д. Ковшов

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗИЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем для сбора и передачи информации с резистивных датчиков.

Известны измерительные системы сбора и передачи данных с датчиков сопротивления, содержащие блок питания, преобразователи сопротивления в напряжение, нормирующие преобразователи, преобразователи напряжения в код, в которых для устранения влияния помехи, наводимой от сети переменного тока, длительность основного интервала измедения выбирается равной или кратной периоду помехи (13.

Однако наличие низкочастотных и постоянных помех (напряжение смещен ния усилителей, контактная и термоЭДС в линии связи и коммутаторах) существенно влияет на точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой измеритель сопро- тивления, содержащий блок питания, подключенный к одному из входов переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен со входом преобразователя сопротивления в напряжение, выход которого через нормирующее устройство соединен со входом инвертирующего устройства, трехпозиционный ключ, выходы которого подключены соответственно ко входу и выходу инвертирующего устройства и к выходу переключателя, а вход соединен со входом интегратора, блок управления, вход которого соединен с выходом ин2о тегратора,.а выходы - с управляющими входами ключей.

В устройстве полная компенсация напряжения смещения усилителей по98

1902

5 !

О

3 стоянного тока и паразитных ЭДС достигается эа счет того, что основной такт работы разбит на два равных интервала, В течение первого из них блок питания отключается и на вход интегратора подается проинвертированное суммарное значение напряжения . смещения усилителей постоянного тока и паразитных ЭДС, В течение второго интервала подключается блок питания и на вход интегратора подается сигнал, пропорциональный

-измеряемому резистору, совместно с помехой, но уже без инверсии (2 ).

Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость пе отношению к наводкам от сети переменного тока. Влияние сетевой помехи с частотой F=50 Гц ком пенсируется не полностью. Увеличение уровня подавления такой помехи в определенной мере может быть достигнуто за счет уменьшения времени интегрирования, но это ограничено влиянием переходных процессов, возникающих в измерительной цепи при переключениях, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет устранения влияния гармонической помехи.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель сопротивления, содержащий блок питания, подключенный к одному из входов переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход — с входом преобразователя сопротивления в напряжение, выход которого соединен с входом первого нормирующего блока, трехпоэиционный ключ, один из входов которого соединен с выходом переключателя> два других входа соединены соответственно с входом и выходом инвертирующего блока, а выход подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом блока управления, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам переключателя и трехпозиционного ключа, введены второй нориирующий блок и второй переключатель, причем вход второго нормирующего блока подключен к выходу преобразователя сопротивления в напряжение, а выход соединен с одним из входов второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом первого нормирующего блока, выход второго

55 переключателя соединен с входом инвертирующего блока, а его управляющий вход подключен к третьему выходу блока управления, Блок питания выполнен в виде источника заданного тока, в качестве нормируюц их блоков используются преобразователи напряжения в ток, а инвертирующий блок представлен в виде инвертора тока.

Нэ ьиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 графики зависимостей для И ., и N>, -ь соответствующие Т =100 1!) С, Цифровой измеритель сопротивления содержит блок 1 питания, первый переключатель 2, измеряемый резистор 3, преобразователь 4 сопротивления в напряжение, первый и второй нормирующие блоки 5 и 6, второй переключатель 7, инвеотирующий блок 8, трехпозиционный ключ 9, интегратор

10 и блок управления 11„ устройство работает следующим образом, Коэффициенты масшгабирования нормируюц их блоков 5 и 6 находятся в соотношении % 2=% 1 1 (), где и „и

l11 + — коэффициенты масштабирования соответственно первого и второго нор1 мирующих устройств, f =2со,м>гТ„; где шп — частота помехи, Первый такт интегрирования разбит на четыре равKblx по длительности промежутка времени Ò0 . В течении первого промежутка времени первый переключатель 2 подключается к общей шине и на вход интегратора 10 через инвертирующий блок 8 и первый нормирующий преобразователь 4 поступает проинвертированное значение помехи, В течение второго промежутка времени первый переключатель 2 подключаетс.я к выходу блока 1 питания, второй пере-. ключатель 7 — к второму нормирую щему волоку 6, а трехпозиционный

-ключ 9 подключается к выходу ключа

7, В этом случае измеряемый сигнал, . снимаемый с выхода преобразователя

4 сопротивления в напряжение, вместе с помехой через нормирующий блок

6 поступает на вход интегратора 10 без инверсии. В третьем промежутке времени переключатель 2 и трехпозиционный ключ 9 возвращаются в предыдущее состояние и тогда проинвертированное значение помехи поступает на вход интегратора 10 через

40

5 981902 нррмирующий блок. В четвертом промежутке времени первый переключатель

2 вновь подключается к блоку 1 питания, второй переключатель 7 к выходу первого нормирующего преобразователя 4, а вход трехпозиционного ключа подключается к выходу второго переключателя 7. В этом случае измеряемый сигнал вместе с помехой поступает на вход интегратора 10, минуя инвертирующий блок 8.

Во втором такте измерения происходит списывание накопленного на интеграторе 10 значения напряжения, Для этого его вход через трехпозиционный ключ 9 и входной йереключатель 2 подключается к выходу блока питания.

Определяют величину входного сигнала на выходе интегратора 10 в кон- 20 це первого такта, обусловленную помехой. В соответствии с указанным выше алгоритмом работы и с учетом масштабирующих коэффициентов нормирующих блоков 5 и 6 имеем 2S

Tо 2Та

m1 j(u34+q )

ЛО = — — e dt+(1+$) х

То о то

Зт х е )сН-(+ ) е Ю+

2То

4То

+ е

y(A<+9) „j(T,+%

Ж = — "е

LLI To 35

ЗТ

)coТо 2 - j ОЗТо jþTO

Соответственно модуль этой величины определяется как

4 п ыТ

) д0 ) = в1п 2соьмзТо ° ч То 2

Из полученного выражения видно, что значение !ь „ )будет равно нулю, -как и в прототипе для помехи посто-, янного характера я=0. Кроме того, появление для помехи дополнительного множителя (2cosuilz- f ),.дает возиожность обеспечить еще один ноль

50 на какой-либо другой частоте. Для этого достаточно выбрать постояннчн равной (=7cosылТО, г.де ыл-— 7Уf частота, на которой хотят получить дополнительный ноль.

Дпя обеспечения подобного эффекта в прототипе необходимо было бы выбрать значение То, равное периоду помехи, что ограничивает быстродействие на уровне 25 изм/с. В предлагаемом устройстве это ограничение отпадает. Длительность интервала

То выбирается из требуемого быстродействия и некоторых практических соображений, а затем просто подсчитывается значение определяюц ее коэффициент масштабирования pl нормирующего устройства 6.

Уровень подавления помехи для ™редлагаемого устройства М > определяется по о м ле

Ф р у

Т м =-roe i s è 2соьозт,1 ото со пТо д

Предлагаемое устрой ст во поз воляет получить полное подавление как для помехи постоянного вида (напряжения смещения усилителей пОстоянного тока, контактных и термо-ЭДС)> так и гармоническую помеху определенной частоты. Причем необязательно, чтобы длительность интервала измерения находилась в строгом соответствии с периодом помехи. Получение нуля передачи на определенной частоте при заданном То, как было показано выше, достигается выбором соответствующего значения (Применение предлагаемого устройства очень выгодно при по" строении многоканальных ИИС, где большое число каналов требует от измерительного устройства высокого быстродействия, Исследование усилителей постоянного тока в таких ИИС обуславливает необходимость компенсации влияния постоянной. помехи, а наличие длинной линии связи требует подавления помехи наводимой от сети.

Известно, что наличие в измерительном тракте ключей может вызвать появление дополнительной погрешности, связанной с влиянием их остаточных параметров. С целью устранения этой погрешности предлагается использование блока 1 питания в виде источника заданного тока, нормирующие устройства в виде преобразователей напряжения в ток, а инвертирующее устройство в виде инвертора тока.

Формула изобретения

1. Цифровой измеритель сопротивления, содержащий блок питания, под" ключенный к одному из входов переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход — с входом преобразователя сопротивления в

98 напряжение, выход которого соединен с входом первого нормирующего блока, трехпозиционный ключ, один из входов которого соединен с выходом переключателя, два других входа соединены соответственго с входом и выходом инвертирующего блока, а выход подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом блока управления, первый и второй выходы

В 1 ,которого подключены к управляющим входам переключателя и трехпозиционного ключа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй нормирующий блок и второй переключатель, причем вход второго нормирующего блока подключен к выходу преобразователя сопротивления в напряжение, а выход соединен с одним из входов второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом первого

1902 8 нормирующего блока, выход второго переключателя соединен с входом инвертирующего блока, а его управляющий вход подключен к третьему выхо/ ду блока управления, 2. Измеритель по и. 1, о т л и ч ающи и с я тем, чтоблокпитания выполнен в виде источника заданного тока, в качестве нормиру10 ющих блоков и споль зуют ся преобразователи напряжения в ток, в инвертирующий блок представлен в виде инвертора тока, Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Т.М,Алиев и др. Многоканальные измерительные системы для исследования прочности сложных объектов °

"Известия вузов. Приборостроения", 26 1980, У 1, 2. Авторское свидетельство СССР

11 464867, кл, G 01 R 27/00„ 1975

981902

Вд

)U7.2

Составитель Л. Сорокина

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Надь Корректор И.Ватрушкина аказ 9703 6 ираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал lll П атент, г. жгород, ул. роектная,